Новости

Сотрудники Института катализа СО РАН разработали эффективные катализаторы для утилизации попутных нефтяных газов

Сотрудники Института катализа СО РАН при поддержке Российского научного фонда разработали родиевый катализатор для процесса низкотемпературной паровой конверсии попутного нефтяного газа. Катализатор, содержащий один весовой процент родия, нанесенного на смешанный оксид церия-циркония, обладает высокой активностью и устойчивостью к зауглероживанию — это его важное преимущество по сравнению с катализаторами на основе неблагородных металлов. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal (IF = 16,744).

«В России существует проблема, связанная с недостаточной утилизацией попутного нефтяного газа (ПНГ), — рассказывает руководитель проекта, научный сотрудник Института катализа СО РАН, кандидат химических наук Сергей Усков. — Состав ПНГ может меняться со временем, а кроме этого, ПНГ обладает чрезмерно высокой теплотой сгорания и низкой детонационной стойкостью. Это накладывает ограничения на условия его утилизации. Процесс низкотемпературной паровой конверсии, который был ранее разработан и запатентован в Институте катализа СО РАН, предлагается проводить на неблагородных никелевых катализаторах. Однако родий может рассматриваться в качестве альтернативы никелю за счет своей более высокой активности и стабильности. Другим преимуществом родиевых катализаторов является то, что их можно использовать без предварительной обработки в восстановительной среде».

Авторы статьи обнаружили, что в ходе реакции за счет взаимодействия пропана с водородом образуется смесь этана и метана, что позволяет получать из ПНГ газовые смеси с умеренной теплотой сгорания и высокой детонационной стойкостью. Получаемый газ можно эффективно использовать в качестве топлива для получения электроэнергии, которую затем можно применять для нужд нефтепромысла или поставлять в магистральную сеть.

Схема получения этана из пропана на родиевом катализаторе

Исследование показало, что родиевый катализатор проявляет высокую активность в течение длительного времени, не зауглероживается и позволяет получать топливный газ с необходимыми характеристиками в диапазоне низких температур (300−400 °С). Одна из ключевых особенностей родиевых катализаторов — генерирование этана в небольших количествах (до 5 об. %), которого достаточно для регулирования топливных характеристик получаемого газа. Кроме того, ученые установили, что присутствие паров воды в реакционной смеси усиливает эффект накопления этана при более высоких температурах. Исследователи связывают это с тем, что реакция превращения этана в метан подавляется в присутствии паров воды.

«С фундаментальной точки зрения нам интересна сама возможность селективного получения этана из пропана. Поэтому мы намерены разобраться, как протекает реакция и каким образом можно управлять этим процессом. На этом и будет сфокусирована дальнейшая работа по проекту», — комментирует Сергей Усков.

Первый автор статьи — Артём Урлуков, инженер Центра компетенций НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа СО РАН. Недавно исследователь успешно завершил своё обучение по программе специалитета ФЕН НГУ с красным дипломом.

Работа по проекту РНФ будет завершена в 2023 году. Полученные в ходе работы результаты в перспективе могут использоваться в технологии эффективной утилизации попутных нефтяных газов, что существенно приблизит переход к экологически чистой энергетике в России.
Новости консорциума и проектов НТИ